低效除塵設(shè)備對(duì)鍋爐脫硫效率的影響
在我國(guó)，中小型燃煤鍋爐一般采用除塵、脫硫分體式裝置，即除塵設(shè)備與脫硫設(shè)備為獨(dú)立處理單元。低效的除塵設(shè)備會(huì)使鍋爐的脫硫效率下降、磨損設(shè)備、堵塞風(fēng)管，造成資源的浪費(fèi)，因此，必須重視除塵設(shè)備的除塵效率。
我國(guó)是當(dāng)今世界鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國(guó)家。其中，中小型（非發(fā)電）鍋爐多應(yīng)用于紡織、食品、機(jī)械制造等行業(yè)，多分布在發(fā)達(dá)城市的郊區(qū)，遠(yuǎn)離中心城區(qū)，或二線(xiàn)城市的工業(yè)區(qū)內(nèi)。根據(jù)2002年我國(guó)批準(zhǔn)了《京都議定書(shū)》，工業(yè)鍋爐的節(jié)能減排勢(shì)在必行。各地環(huán)保部門(mén)均出臺(tái)相應(yīng)的法律、法規(guī)，限制或取消中、小型鍋爐的報(bào)批申請(qǐng)，逐步淘汰中小型鍋爐，已有或在建項(xiàng)目均需要執(zhí)行更加嚴(yán)格的環(huán)保排放指標(biāo)，而這項(xiàng)指標(biāo)又以二氧化硫（SO2）和氮氧化物（NOx）的減排指標(biāo)尤為明顯。因此，各地原有的中小型鍋爐紛紛進(jìn)行改造以應(yīng)對(duì)新出臺(tái)的政策。
在這個(gè)過(guò)程中，大部分企業(yè)單位采取的方式為，在原有脫硫除塵設(shè)備基礎(chǔ)上，新增一套脫硫設(shè)備。但部分單位并不重視原有除塵設(shè)備的改造與維護(hù)，導(dǎo)致在一定運(yùn)行時(shí)間后，由于原有除塵設(shè)備的運(yùn)行不當(dāng)，而影響了新增脫硫設(shè)備運(yùn)行的現(xiàn)象。以西安一家企業(yè)為例，廠內(nèi)共設(shè)有20噸鍋爐2臺(tái)（一用一備），15噸鍋爐4臺(tái)（2用2備），配備有陶瓷多管旋風(fēng)除塵器5套，靜電除塵器1套。該企業(yè)在2010年新增3套脫硫設(shè)備，保證排放指標(biāo)滿(mǎn)足最新發(fā)布的環(huán)保排放指標(biāo)。脫硫、除塵系統(tǒng)運(yùn)行2年后，該企業(yè)發(fā)現(xiàn)其在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀顯示SO2排放濃度高于允許排放值，在進(jìn)行調(diào)整未能得到解決的情況下，邀請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)單位調(diào)試人員對(duì)脫硫、除塵超標(biāo)排放現(xiàn)象進(jìn)行調(diào)查，并提交了調(diào)查結(jié)果。
1 漿液密度
脫硫系統(tǒng)使用的運(yùn)行工藝為石灰-石膏濕法脫硫，系統(tǒng)內(nèi)漿液的密度為一個(gè)重要參數(shù)，反映出系統(tǒng)內(nèi)部脫硫反應(yīng)物質(zhì)的量，漿液密度控制在1.05～1.08范圍內(nèi)，脫硫效果最佳。
因此，首先對(duì)漿液密度進(jìn)行調(diào)整，并繪制出漿液密度與SO2排放值的曲線(xiàn)。
從漿液密度曲線(xiàn)與SO2排放值曲線(xiàn)對(duì)比可知，在設(shè)定范圍內(nèi)，漿液密度與排放濃度成反比關(guān)系，漿液密度越高，排放濃度越小，但排放濃度仍未能達(dá)到廠區(qū)排放要求，因此需要對(duì)漿液及系統(tǒng)其他部件進(jìn)行進(jìn)一步分析。
2 水樣分析
漿液中固含量實(shí)驗(yàn)室設(shè)定取值：
該企業(yè)對(duì)系統(tǒng)中的漿液進(jìn)行固含量及鈣基含量分析。結(jié)果顯示，漿液密度為1.08時(shí)，試樣中的固含量均值為26%，鈣基含量為12%。實(shí)驗(yàn)室配制的試樣顏色呈灰或灰白色，而現(xiàn)場(chǎng)漿液的顏色則呈灰黑或灰綠色，且黏度很大。經(jīng)進(jìn)一步化驗(yàn)得知，漿液中含有大量的鍋爐灰，此時(shí)的漿液密度并不能準(zhǔn)確地反映漿液中含有的脫硫反應(yīng)物質(zhì)的量。
3 除塵器分析
以其中一臺(tái)20t鍋爐配備的多管旋風(fēng)除塵器為例，其設(shè)計(jì)參數(shù)為處理風(fēng)量60000Am3/h，除塵效率90%～95%，本體漏風(fēng)率≤3%，本體阻力650～900Pa，處理后排放濃度≤250mg/Nm3，經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該除塵器本體漏風(fēng)率為6%，除塵效率為65%。漏風(fēng)點(diǎn)為除塵器上筒體焊縫、下錐體焊縫、卸灰閥、除塵器檢修門(mén)等。根據(jù)除塵手冊(cè)可知，當(dāng)下錐體或卸灰閥漏風(fēng)1%，除塵效率下降5%；漏風(fēng)5%，除塵效率下降30%。現(xiàn)場(chǎng)情況與此參數(shù)基本相符。
原設(shè)計(jì)煙風(fēng)道為δ8.0碳素鋼板制作，150mm厚度巖棉保溫層，運(yùn)行2年后，70%煙風(fēng)道鋼板厚度減少為δ5.0～4.0，彎頭、變徑、進(jìn)出風(fēng)口位置減少為δ2.0，個(gè)別流速高的位置已出現(xiàn)不同程度的點(diǎn)蝕及穿孔。
除塵器漏風(fēng)率變大，致使系統(tǒng)中的氧含量由原來(lái)的10%～11%增大至13%～15%，根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)局發(fā)布的《固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法》（HJ/T 76-2007）和《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13223-2011）均指出，大氣污染物基準(zhǔn)氧含量排放濃度折算方法：
…………①
c―大氣污染物基準(zhǔn)氧含量排放濃度，mg/m3；c’―實(shí)測(cè)的大氣污染物排放濃度，mg/m3；O2’―實(shí)測(cè)的氧含量，%；O2―基準(zhǔn)氧含量，%（燃煤鍋爐為6%）。
公式①表示，當(dāng)實(shí)測(cè)的氧含量越大時(shí)，根據(jù)大氣污染物基準(zhǔn)氧含量折算的排放濃度則越大，氧含量為13%時(shí)的折算排放濃度為10%的1.22倍，氧含量為15%時(shí)的折算排放濃度為10%的1.83倍。因此，不能忽視除塵器和煙風(fēng)道的漏風(fēng)率，必須把氧含量控制在既滿(mǎn)足鍋爐燃燒，又不會(huì)導(dǎo)致排放濃度折算值過(guò)大。
4 脫硫設(shè)備分析
脫硫系統(tǒng)使用循環(huán)水泵為耐磨耐腐合金泵，管道為內(nèi)襯塑無(wú)縫管，襯塑厚度為5mm。由于循環(huán)漿液中含有大量的灰塵，系統(tǒng)運(yùn)行2年期后，水泵葉輪明顯磨損，水泵流量減量10%～20%，軸封等易損件1年1換；管道彎頭、閥門(mén)和變徑等1年2換，主體管道內(nèi)襯層亦出現(xiàn)不同程度的磨損。
石灰-石膏濕法脫硫的一個(gè)重要技術(shù)參數(shù)為液氣比，即循環(huán)液總量與處理煙氣量的比值。脫硫系統(tǒng)循環(huán)水泵總流量已經(jīng)明顯低于原設(shè)計(jì)流量，因此未能達(dá)到設(shè)計(jì)的排放濃度。
5 小結(jié)
綜上所述，致使系統(tǒng)運(yùn)行異常和排放超標(biāo)的主要原因是除塵器的故障問(wèn)題，而除塵器的故障又是由于在日常運(yùn)行中，缺乏對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)行維護(hù)及清理工作。該企業(yè)對(duì)除塵設(shè)備進(jìn)行了檢修，并修復(fù)了煙風(fēng)道的漏風(fēng)點(diǎn)，對(duì)循環(huán)水泵進(jìn)行了葉輪更換后，二氧化硫、煙塵等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)排放。該企業(yè)計(jì)劃更換更高效的布袋除塵器，保證鍋爐、脫硫除塵設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行運(yùn)行。
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